剛体容器内の液面スロッシングの内部共振現象に関する研究

• 研究課題/領域番号: 22560225
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械力学・制御
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 池田 隆 広島大学, 大学院・工学研究院, 教授 (50115523)
• 研究協力者: RAOUF A. Ibrahim Wayne State University, Mechanical Engineering Department, Professor
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2010年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 振動学 / 流体関連振動 / スロッシング / 液体貯槽 / 非線形振動 / 内部共振現象 / 長方形断面容器

研究概要

本研究では,自由液面を有する正方形断面の剛体容器が水平方向に正弦励振またはランダム励振を受ける場合,容器内に二つの振動モードが同時に発生する液面スロッシングの内部共振現象について,非線形性を考慮した数学的モデルを構築し,数値計算と実験によりスロッシング挙動を明らかにするとともに,スロッシング波高を精度良く予測できることを示した.また,液面スロッシングの内部共振現象を利用した正方形断面容器が構造物の制振装置として有効であることを示した.

研究成果

• [雑誌論文] Nonlinear liquid sloshing in square tanks subjected to horizontal random excitation (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, T., Harata, Y., Ibrahim, R.A
  • 雑誌名: Nonlinear Dynamics 巻: Vol.72, No.1-2 ページ: 493-453
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autoparametric resonances of elastic structures coupled with two sloshing modes in a square liquid tank, Transaction of the ASME (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, T., Takashima, M., Harata, Y
  • 雑誌名: J. Computational Nonlinear Dynamics 巻: Vol.8, No.1 号: 1
  • DOI: 10.1115/1.4006531
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear liquid sloshing in square tanks subjected to horizontal random excitation (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, T., Harata, Y., Ibrahim, R.A.
  • 雑誌名: Nonlinear Dynamics 巻: 72 号: 1-2 ページ: 493-453
  • DOI: 10.1007/s11071-012-0726-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear liquid sloshing in a square tank subjected to obliquely horizontal excitation (2012)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, T., Ibrahim, R.A., Harata, Y., Kuriyama, T.
  • 雑誌名: J. Fluid Mechanics 巻: Vol. 700 ページ: 304-328
  • DOI: 10.1017/jfm.2012.133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear dynamic responses of elastic structures with two rectangular liquid tanks subjected to horizontal excitation (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ikeda
  • 雑誌名: Trans.ASME, J.Computational and Nonlinear Dynamics 巻: 6 号: 2
  • DOI: 10.1115/1.4002382
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autoparametric resonances of elastic structures coupled with two sloshing modes in a square liquid tank (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, T., Takashima, M., Harata, Y.
  • 雑誌名: ASME 2011 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference 巻: (CD-ROM)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear responses of dual-pendulum dynamic absorbers (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ikeda
  • 雑誌名: Trans.ASME, J.Computational and Nonlinear Dynamics 巻: 6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autoparametric interaction of a liquid surface in a rectangular tank with an elastic support structure under 1:1 internal resonance (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, T
  • 雑誌名: Nonlinear Dynamics 巻: Vol.60, No.3 号: 3 ページ: 425-441
  • DOI: 10.1007/s11071-009-9606-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autoparametric interaction of a liquid surface in a rectangular tank with an elastic support structure under 1:1 internal resonance (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ikeda
  • 雑誌名: Nonlinear Dynamics 巻: 60 ページ: 425-441
  • 査読あり
• [学会発表] 二つの正方形容器を用いた同調液体ダンパーの制振解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田 隆,原田祐志,高山信裕
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics & Design Conference 2012
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Vibration control of 2DOF structures utilizing sloshing in square tanks (2012)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, T., Harata, Y., Ninomiya, S
  • 学会等名: Proceedings of the ASME 2012 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2012-08-13
• [学会発表] Nonlinear responses of liquid surfaces in square tanks subjected to horizontal, random excitation (2012)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, T., Harata, Y., Ibrahim, R.A
  • 学会等名: Proceedings of the International Conference on Structural Nonlinear Dynamics and Diagnostics
  • 発表場所: Marrakech, Morocco
  • 年月日: 2012-04-30
• [学会発表] 正方形液体容器による2自由度柔軟構造物の制振解析(実験との比較) (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田 隆,原田祐志,二宮翔太,関口泰久
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国支部第50期総会・講演会講演論文集
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2012-03-08
• [学会発表] 正方形液体容器による2自由度柔軟構造物の制振解析(実験との比較) (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田隆, 原田祐志, 二宮翔太, 関口泰久
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国支部第50期総会・講演会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2012-03-08
• [学会発表] ランダム励振を受ける正方形容器内の液面スロッシングの非線形応答解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 門田洋平,池田 隆,原田祐志,関口泰久
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国支部第42回卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] 円筒型同調液体ダンパーによる風車タワーの制振解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田 隆,原田祐志,高橋尚士,原田祐志,石田幸男
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics & Design Conference 2011
  • 発表場所: 高知工科大学
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] オートパラメトリック共振を利用した同調液体ダンパーによる柔軟構造物の制振解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田 隆,原田祐志,高山信裕,関口泰久
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics & Design Conference 2011
  • 発表場所: 高知工科大学
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] 正方形液体容器による2自由度柔軟構造物の制振解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田 隆,原田祐志,二宮翔太,関口泰久
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics & Design Conference 2011
  • 発表場所: 高知工科大学
  • 年月日: 2011-09-05
• [学会発表] Autoparametric resonances of elastic structures coupled with two sloshing modes in a square liquid tank (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, T., Takashima, M., Harata, Y
  • 学会等名: Proceedings of the ASME 2011 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 同調液体ダンパーによる風車タワーの制振解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田 隆,高橋尚士,原田祐志,石田幸男
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国支部第49期総会・講演会講演論文集No.115-1
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-03-05
• [学会発表] 正方形液体容器を有する塔状構造物の非線形ふれ回り振動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田 隆,二宮翔太,原田祐志,関口泰久
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国支部第49期総会・講演会講演論文集No.115-1
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-03-05
• [学会発表] 鉛直励振を受ける柔軟構造物と正方形容器内液面の非線形連成振動(実験結果との比較) (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田 隆,高島正喜,原田祐志,関口泰久
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国支部第49期総会・講演会講演論文集No.115-1
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-03-05
• [学会発表] 鉛直励振を受ける柔軟構造物と正方形容器内液面の非線形連成振動(実験結果との比較) (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田隆, 高島正喜, 他2名
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国支部第49期総会・講演会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-03-05
• [学会発表] 正方形液体容器を有する塔状構造物の非線形ふれ回り振動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田隆, 二宮翔太, 他2名
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国支部第49期総会・講演会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-03-05
• [学会発表] 同調液体ダンパーによる風車タワーの制振解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田隆, 高橋尚士, 他2名
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国支部第49期総会・講演会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-03-05
• [学会発表] 池田 隆,高島正喜,関口泰久 (2010)
  • 著者名/発表者名: 池田 隆,高島正喜,関口泰久
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics & Design Conference 2010
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 鉛直励振を受ける柔軟構造物と正方形容器内液面の非線形連成振動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 池田隆, 高島正喜, 関口泰久
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics & Design Conference 2010
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 斜め水平励振を受ける平方形容器内液面の非線形応答 (2010)
  • 著者名/発表者名: 池田 隆,栗山 佑,関口泰久
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会講演論文集No.10-1
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] 斜め水平励振を受ける平方形容器内液面の非線形応答 (2010)
  • 著者名/発表者名: 池田隆, 栗山佑, 関口泰久
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Vibration suppression of elastic structures utilizing internal resonance of liquid sloshing in a rectangular tank (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, T.
  • 学会等名: Proceedings of the ASME 2010 Pressure Vessels & Piping Division Conference
  • 発表場所: Bellevue, Washington, USA
  • 年月日: 2010-07-21
• [学会発表] Vibration suppression of elastic structures utilizing internal resonance of liquid sloshing in a rectangular tank (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ikeda
  • 学会等名: ASME 2010 Pressure Vessels & Piping Division Conference
  • 発表場所: Bellevue, Washington, USA
  • 年月日: 2010-07-21
• [学会発表] Nonlinear responses of liquid surfaces in square tanks subjected to horizontal, random excitation
  • 著者名/発表者名: Ikeda, T., Harata, Y., Ibrahim, R.A.
  • 学会等名: Proceedings of the International Conference on Structural Nonlinear Dynamics and Diagnostics
  • 発表場所: Marrakech, Morroco
• [学会発表] Vibration control of 2DOF structures utilizing sloshing in square tanks
  • 著者名/発表者名: Ikeda, T., Harata, Y., Ninomiya, S.
  • 学会等名: Proceedings of the ASME 2012 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference
  • 発表場所: Chicago, USA
• [学会発表] 二つの正方形容器を用いた同調液体ダンパーの制振解析
  • 著者名/発表者名: 池田 隆，原田祐志，高山信裕
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics & Design Conference 2012
  • 発表場所: 横浜市
• [図書] 機械工学ハンドブック (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田 隆,他
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 機械工学ハンドブック:非線形振動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田隆(分担執筆)
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: 朝倉書店